DE102009014063A1

DE102009014063A1 - Außenleuchte mit Luftleitelement

Info

Publication number: DE102009014063A1
Application number: DE102009014063A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Vamberszky
Original assignee: Zumtobel Lighting GmbH Austria
Current assignee: Zumtobel Lighting GmbH Austria
Priority date: 2009-03-20
Filing date: 2009-03-20
Publication date: 2010-09-23
Also published as: EP2233827A3; EP2233827A2; EP2233827B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Außenleuchte, die eine Lichtquelle (2) und einen Mast (4) aufweist, wobei die Lichtquelle (2) an einem oberen Bereich des Mastes (4) angeordnet ist; weiterhin weist die Außenleuchte einen Kühlkörper (10) auf, der zur Kühlung der Lichtquelle (2) thermisch mit der Lichtquelle (2) verbunden ist. An dem Mast (4) ist ein Luftleitelement (6, 6') angeordnet, das derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es eine an das Luftleitelement (6, 6') strömende Luft in Luftwirbel (8) umformt, die sich nach einer Ablösung von dem Luftleitelement (6, 6') in Richtung Kühlkörper (10) bewegen. Auf diese Weise wird der Kühlkörper (10) turbulent umströmt, so dass eine Wärmeabfuhr von dem Kühlkörper (10) in eine Umgebung des Kühlkörpers (10) besonders effektiv unterstützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Außenleuchte mit einer Lichtquelle und einem Mast, wobei die Lichtquelle an einem oberen Bereich des Mastes angeordnet ist, sowie mit einem Kühlkörper, der zur Kühlung der Lichtquelle thermisch mit der Lichtquelle verbunden ist.
Eine derartige Außenleuchte ist in Form einer Straßenleuchte bekannt, wie sie in 5 in Seitenansicht skizziert ist. Die Leuchte weist eine Lichtquelle 20 auf, die in einem Leuchtenkopf 120 angeordnet ist. Der Leuchtenkopf 120 und somit die Lichtquelle 20 sind an einem oberen Bereich eines Mastes 40 angeordnet.
Eine derartige Straßenleuchte benötigt relativ hohe Lumenpakete und – im Fall von Licht emittierenden Dioden (LEDs) – daher sehr viele LEDs. Die Lichtquelle, also beispielsweise die betreffenden LEDs, erzeugen bei Betrieb vergleichsweise viel Wärme; diese muss über geeignete Vorrichtungen abgeführt werden, weil zu hohe Wärmeentwicklung der Lichtquelle schaden und deren Effektivität einschränken kann. Zur Kühlung der Lichtquelle ist es bekannt, einen Kühlkörper vorzusehen, der thermisch mit der Lichtquelle verbunden ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Leuchte so zu gestalten, dass eine besonders effektive Kühlung der Lichtquelle ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit der in dem unabhängigen Anspruch genannten Außenleuchte gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung ist eine Außenleuchte vorgesehen, die eine Lichtquelle aufweist und einen Mast, wobei die Lichtquelle an einem oberen Bereich des Mastes angeordnet ist. Außerdem weist die Außenleuchte einen Kühlkörper auf, der zur Kühlung der Lichtquelle thermisch mit der Lichtquelle verbunden ist. Weiterhin weist die Außenleuchte wenigstens ein an dem Mast angeordnetes Luftleitelement auf, das derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es eine an das Luftleitelement strömende Luft in Luftwirbel umformt, die sich nach einer Ablösung von dem Luftleitelement in Richtung Kühlkörper bewegen.
Auf diese Weise wird der Kühlkörper turbulent umströmt, so dass eine Wärmeabfuhr von dem Kühlkörper in eine Umgebung des Kühlkörpers besonders effektiv unterstützt ist.
Vorteilhaft weist der Kühlkörper Kühlrippen auf und das Luftleitelement ist derart angeordnet und ausgebildet, dass sich die Luftwirbel in Richtung Kühlrippen bewegen. Da die Oberfläche des Kühlkörpers im Bereich der Kühlrippen besonders groß ist, kann hier die turbulente Anströmung besonders effektiv kühlend wirken.
Vorteilhaft sind die Kühlrippen mit Bezug auf den Mast der Lichtquelle gegenüberliegend angeordnet oder – von der Lichtquelle aus gesehen – rechts und links von der Längsachse des Mastes angeordnet. Auf diese Weise können die Kühlrippen relativ nahe an der Längsachse des Mastes angeordnet werden, so dass auch das wenigstens eine Luftleitelement relativ nahe am Mast angeordnet werden kann.
Vorteilhaft bildet dabei eine obere und/oder eine untere Begrenzung der Kühlrippen eine äußere Begrenzung der Außenleuchte. Hierdurch lässt sich besonders effektiv eine aufwärtsgerichtete turbulente Luftströmung durch die Kühlrippen hindurch und somit eine besonders effektive Kühlung erzielen.
Vorteilhaft weist das Luftleitelement eine konkav gekrümmte Fläche zur Beeinflussung der an das Luftleitelement strömenden Luft auf. Durch eine derartige Fläche lassen sich besonders effektiv geeignete Wirbel erzeugen.
Vorteilhaft weist dabei die konkav gekrümmte Fläche einen oberen Endbereich auf, der einen mittleren Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen aufweist, der zwischen 70° und 90° beträgt, vorzugsweise zwischen 80° und 90°. Hierdurch lässt sich besonders gut eine aufwärts gerichtete Bewegung der Wirbel nach ihrer Ablösung vom Luftleitelement erzielen.
Die konkav gekrümmte Fläche erstreckt sich dabei vorteilhaft über eine Höhe von mindestens 10 cm. Weiterhin vorteilhaft ist die vertikale Erstreckung der konkav gekrümmten Fläche mindestens so groß wie die Hälfte der vertikalen Erstreckung des Kühlkörpers, vorzugsweise mindestens so groß wie die vertikale Erstreckung des Kühlkörpers.
Vorteilhaft beträgt die horizontale Erstreckung der konkav gekrümmten Fläche mindestens 10 cm oder mindestens ein Viertel ihrer vertikalen Ersteckung.
Vorteilhaft beträgt der vertikale Abstand zwischen dem Luftleitelement und dem Kühlkörper zwischen dem Einfachen und dem Zehnfachen der vertikalen Erstreckung des Kühlkörpers.
Vorteilhaft ist das Luftleitelement drehbar, vorzugsweise um eine senkrechte Achse drehbar an dem Mast angeordnet. Auf diese Weise kann die Effektivität des Luftleitelements bei einer Änderung der Anströmrichtung vergrößert werden.
Vorteilhaft ist das Luftleitelement derart ausgebildet, dass sich die Luftwirbel periodisch von dem Luftleitelement ablösen. Auch dies trägt zur Effizienzsteigerung bei.
Eine entsprechende Außenleuchte, bei der die Lichtquelle mehrere LEDs umfasst, ist besonders vorteilhaft, weil die Kühlung der Lichtquelle in diesem Fall besonders wichtig ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
1 eine Skizze zu einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Außenleuchte,
2 eine skizzenhafte Aufsicht auf die in 1 gezeigte Außenleuchte,
3 eine Skizze zu einem weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Außenleuchte,
4 eine skizzenhafte Aufsicht auf die in 3 gezeigte Außenleuchte, und
5 eine Skizze zu einer Straßenleuchte gemäß dem Stand der Technik.
In 1 ist in einer Seitenansicht ein erstes Ausführungsbeispiel zu einer erfindungsgemäßen Außenleuchte skizziert. Bei der Leuchte kann es sich beispielsweise um eine Straßenleuchte handeln.
Die Außenleuchte weist eine – in der Figur nicht näher dargestellte – Lichtquelle 2 auf, die beispielsweise mehrere LEDs umfassen kann. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Lichtquelle 2 aus mehreren LEDs besteht.
Die Lichtquelle 2 kann in beziehungsweise an einem Leuchtenkopf 12 angeordnet sein.
Weiterhin weist die Außenleuchte einen Mast 4 auf, wobei die Lichtquelle 2 an einem oberen Bereich des Mastes 4 angeordnet ist. Beispielsweise kann – wie in der Skizze der 1 angedeutet – vorgesehen sein, dass die Lichtquelle 2 in dem Leuchtenkopf 12 angeordnet ist und der Leuchtenkopf 12 in einem oberen Bereich des Mastes 4. Der Leuchtenkopf 12 kann dabei auf den oberen Endbereich des Mastes 4 aufgesetzt sein.
Weiterhin weist die Außenleuchte einen Kühlkörper 10 auf, der zur Kühlung der Lichtquelle 2 thermisch mit der Lichtquelle 2 verbunden ist. Der Kühlkörper 10 kann insbesondere Kühlrippen 14 aufweisen. Die Kühlrippen 14 können vertikal orientierte Lamellenflächen aufweisen oder aus solchen gebildet sein.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Kühlrippen 14 Teil des Leuchtenkopfes 12 darstellen. Dabei können die Kühlrippen 14 an einer Rückseite und/oder an einem Umfang eines Gehäuses des Leuchtenkopfes 12 vorgesehen sein. Die Kühlrippen 14 erstrecken sich dabei vorzugsweise bis zur Unterseite und bis zur Oberseite des Gehäuses des Leuchtenkopfes 12, damit eine effektive vertikale Durchströmung der Kühlrippen 14 erfolgen kann. Wie in 1 skizziert, kann vorgesehen sein, dass die Kühlrippen 14 mit Bezug auf den Mast 4 der Lichtquelle 2 gegenüberliegend angeordnet sind. In 2 sind beispielhaft Kühlrippen 14 in einer entsprechenden Aufsicht skizziert.
An dem Mast 4 ist wenigstens ein Luftleitelement 6 angeordnet. Beispielsweise können – wie in 1 skizziert – zwei Luftleitelemente 6, 6' angeordnet sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Luftleitelement 6, 6' außen an einer Außenfläche des Mastes 4 befestigt ist.
Wie beim Ausführungsbeispiel gezeigt, kann das wenigstens eine Luftleitelement 6, 6' unterhalb des Kühlkörpers 10 angeordnet sein. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass das Luftleitelement 6, 6' derart an dem Mast 4 angeordnet ist, dass die (gedachte) Verbindungslinie zwischen einem oberen Endbereich des Luftleitelements 6, 6' und dem Kühlkörper 10 oder den Kühlrippen 14 mit der Vertikalen einen Winkel einschließt, der nicht größer als 40°, besonders bevorzugt nicht größer als 20° ist.
Das wenigstens eine Luftleitelement 6, 6' ist derart angeordnet und ausgebildet, dass es eine an das Luftleitelement 6, 6' strömende Luft in Luftwirbel 8 umformt, die sich nach einer Ablösung von dem Luftleitelement 6, 6' in Richtung Kühlkörper 10 bewegen.
Bei dem wenigstens einen Luftleitelement 6, 6' kann es sich beispielsweise um ein so genanntes „wirbelablösendes Leitblech” handeln.
Besonders effektiv ist die Kühlung der Lichtquelle 2, wenn der Kühlkörper 10 Kühlrippen 14 aufweist und das wenigstens eine Luftleitelement 6, 6' derart angeordnet und ausgebildet ist, dass sich die Luftwirbel 8 in Richtung Kühlrippen 14 bewegen.
Das wenigstens eine Luftleitelement 6, 6' kann derart ausgebildet sein, dass durch die sich ablösenden Luftwirbel 8 die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Kühlkörpers 10 beziehungsweise im Bereich der Kühlrippen 14 erhöht wird.
Vorzugsweise weist das Luftleitelement 6, 6' eine konkav gekrümmte Fläche 16 zur Beeinflussung der an das Luftleitelement 6, 6' strömenden Luft auf. Vorzugsweise ist die gekrümmte Fläche 16 dabei um eine horizontale Achse gekrümmt. Ein Vertikalschnitt durch die Fläche 16 weist also vorzugsweise eine konkave Schnittlinie auf. Beispielsweise kann diese gekrümmte Fläche 16 durch ein entsprechend gebogenes Blech gebildet sein.
Vorzugsweise umfasst die konkav gekrümmte Fläche 16 einen oberen Endbereich, der einen mittleren Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen aufweist, der zwischen 70° und 90°, vorzugsweise zwischen 80° und 90° beträgt.
Die vertikale Erstreckung der gekrümmten Fläche 16 beträgt vorzugsweise mindestens 10 cm. Dies ist hinsichtlich der Luftwirbelbildung vorteilhaft. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die vertikale Erstreckung der konkav gekrümmten Fläche 16 mindestens so groß ist wie die Hälfte der vertikalen Erstreckung des Kühlkörpers 10 beziehungsweise der Kühlrippen 14. Energetisch vorteilhaft ist die vertikale Erstreckung der gekrümmten Fläche 16 mindestens so groß wie die vertikale Erstreckung des Kühlkörpers 10 beziehungsweise der Kühlrippen 14.
Die horizontale Erstreckung der konkav gekrümmten Fläche 16 kann beispielsweise mindestens 10 cm oder mindestens ein Viertel ihrer vertikalen Erstreckung betragen.
Der vertikale Abstand zwischen dem Kühlkörper 10 beziehungsweise den Kühlrippen 14 und der gekrümmten Fläche 16 kann beispielsweise zwischen dem Einfachen und dem Zehnfachen der vertikalen Erstreckung des Kühlkörpers 10 beziehungsweise der Kühlrippen 14 betragen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das wenigstens eine Luftleitelement 6, 6' drehbar an dem Mast 4 angeordnet ist. Auf diese Weise kann bei einer Änderung der Anströmungsrichtung, also beispielsweise bei Änderung der mittleren Windrichtung eine hohe Effektivität erhalten werden.
Vorteilhaft ist das Luftleitelement 6, 6' derart ausgebildet, dass sich die Luftwirbel periodisch von dem Luftleitelement 6, 6' ablösen.
In den 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel skizziert, wobei 4 eine skizzenhafte Ansicht von oben zeigt. Die Bezugszeichen sind entsprechend verwendet.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind hier die Kühlrippen 14 in einem Seitenbereich des Kühlkörpers 10 vorgesehen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass – von der Lichtquelle 2 aus gesehen – die Kühlrippen 14 rechts und links von der Längsachse des Mastes 4 angeordnet sind. Dementsprechend kann auch das wenigstens eine Luftleitelement 6, 6' seitlich an dem Mast 4 angeordnet sein.
Insgesamt kann also vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Luftleitelement 6, 6' durch an dem Mast 4 angebrachte „wirbelablösende Leitbleche” oder „Ableitbleche” gebildet ist, die dafür sorgen, dass sich bei Umströmung des Mastes 4 periodisch Wirbel ausbilden, und von diesen Blechen lösen, so dass eine höhere Strömungsgeschwindigkeit erreicht wird. Werden diese Ableitbleche nun in einem klaren geometrischen Verhältnis zu den Kühlrippen 14 des Kühlkörpers 10 ausgebildet, erhöht sich die Wirkung.

Claims

Außenleuchte, aufweisend – eine Lichtquelle (2), – einen Mast (4), wobei die Lichtquelle (2) an einem oberen Bereich des Mastes (4) angeordnet ist, und – einen Kühlkörper (10), der zur Kühlung der Lichtquelle (2) thermisch mit der Lichtquelle (2) verbunden ist, gekennzeichnet durch – wenigstens ein an dem Mast (4) angeordnetes Luftleitelement (6, 6'), das derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es eine an das Luftleitelement (6, 6') strömende Luft in Luftwirbel (8) umformt, die sich nach einer Ablösung von dem Luftleitelement (6, 6') in Richtung Kühlkörper (10) bewegen.
Außenleuchte nach Anspruch 1, bei der der Kühlkörper (10) Kühlrippen (14) aufweist und das Luftleitelement (6, 6') derart angeordnet und ausgebildet ist, dass sich die Luftwirbel (8) in Richtung Kühlrippen (14) bewegen.
Außenleuchte nach Anspruch 2, bei der die Kühlrippen (14) mit Bezug auf den Mast (4) der Lichtquelle (2) gegenüberliegend angeordnet sind oder bei der – von der Lichtquelle (2) aus gesehen – die Kühlrippen (14) rechts und links von der Längsachse des Mastes (4) angeordnet sind.
Außenleuchte nach Anspruch 2 oder 3, bei der eine obere und/oder eine untere Begrenzung der Kühlrippen (14) eine äußere Begrenzung der Außenleuchte bildet.
Außenleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Luftleitelement (6, 6') eine konkav gekrümmte Fläche (16) zur Beeinflussung der an das Luftleitelement (6, 6') strömenden Luft aufweist.
Außenleuchte nach Anspruch 5, bei der die konkav gekrümmte Fläche (16) einen oberen Endbereich aufweist, der einen mittleren Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen aufweist, der zwischen 70° und 90° beträgt, vorzugsweise zwischen 80° und 90°.
Außenleuchte nach Anspruch 5 oder 6, bei der sich die konkav gekrümmte Fläche (16) über eine Höhe von mindestens 10 cm erstreckt.
Außenleuchte nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der die vertikale Erstreckung der konkav gekrümmten Fläche (16) mindestens so groß ist wie die Hälfte der vertikalen Erstreckung des Kühlkörpers (10), vorzugsweise mindestens so groß wie die vertikale Erstreckung des Kühlkörpers (10).
Außenleuchte nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der die horizontale Erstreckung der konkav gekrümmten Fläche (16) mindestens 10 cm oder mindestens ein Viertel ihrer vertikalen Ersteckung beträgt.
Außenleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der vertikale Abstand zwischen dem Luftleitelement (6, 6') und dem Kühlkörper (10) zwischen dem Einfachen und dem Zehnfachen der vertikalen Erstreckung des Kühlkörpers (10) beträgt.
Außenleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Luftleitelement (6, 6') drehbar, vorzugsweise um eine senkrechte Achse drehbar an dem Mast (4) angeordnet ist.
Außenleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Luftleitelement (6, 6') derart ausgebildet ist, dass sich die Luftwirbel (8) periodisch von dem Luftleitelement ablösen.
Außenleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Lichtquelle (2) mehrere LEDs umfasst.